JP4627946B2 - 誘電泳動装置および方法 - Google Patents
誘電泳動装置および方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4627946B2 JP4627946B2 JP2001510588A JP2001510588A JP4627946B2 JP 4627946 B2 JP4627946 B2 JP 4627946B2 JP 2001510588 A JP2001510588 A JP 2001510588A JP 2001510588 A JP2001510588 A JP 2001510588A JP 4627946 B2 JP4627946 B2 JP 4627946B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- electrodes
- particles
- dep
- array
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
- B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
- B03C5/00—Separating dispersed particles from liquids by electrostatic effect
- B03C5/02—Separators
- B03C5/022—Non-uniform field separators
- B03C5/028—Non-uniform field separators using travelling electric fields, i.e. travelling wave dielectrophoresis [TWD]
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
- B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
- B03C5/00—Separating dispersed particles from liquids by electrostatic effect
- B03C5/02—Separators
- B03C5/022—Non-uniform field separators
- B03C5/026—Non-uniform field separators using open-gradient differential dielectric separation, i.e. using electrodes of special shapes for non-uniform field creation, e.g. Fluid Integrated Circuit [FIC]
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M33/00—Means for introduction, transport, positioning, extraction, harvesting, peeling or sampling of biological material in or from the apparatus
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M47/00—Means for after-treatment of the produced biomass or of the fermentation or metabolic products, e.g. storage of biomass
- C12M47/04—Cell isolation or sorting
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Zoology (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Cell Biology (AREA)
- Electrostatic Separation (AREA)
- Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
- Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
Description
本発明は誘電泳動の技術を用いた装置と方法に関し、特に粒子の濃縮または希釈または輸送または分離または検出または特徴付け用の配置に関する。
【0002】
誘電泳動(DEP)の技術は、「医薬および生化学におけるナノテクノロジー」、RRE CombsおよびD W Robinson編,Gordon & Breach出版,アムステルダム、Ronald Pethigの11章、ことに88ないし93頁に記載される。誘電泳動は、不均一電場における粒子の移動である。電気泳動と違い、粒子それ自身の電荷はその作用を起こすために必要でなく、DC場よりむしろAC場が利用される。
【0003】
電場が液媒中に懸濁した粒子からなる系に適用される時、双極子モーメントは、通常、それらの構造を規定するその界面で電気的分極を形成する結果として各粒子中に誘導される。もしその場が不均一であれば、該粒子は、該粒子とそれらの周囲の媒体の電気的特性に依存した大きさと極性の、誘電泳動力として知られる、並進力を受ける。この力は、適用した電場の大きさと周波数の関数でもある。
【0004】
DEPの技術の一つの応用が、WO98/04355,British Technology Group中に記載され、ここでは粒子−含有液が、異なる周波数でシグナルが印加される電極の櫛状アレイを越えて流動され;異なる特性の粒子は、該粒子が特徴付けできるように、該アレイの異なるDEP領域に優先的に向かって、またはそれから離れて移動する。流動流体が使用される。
【0005】
進行波DEPの技術は、Pething,11章、93ないし97頁にも記載される。該技術の一つの使用がWO97/27933、テキサス大学、に記載され、ここでは粒子−含有液が、進行波DEP、空中浮揚、およびフィールドフロー分画の組合わせによって懸濁した粒子の分離および特徴付けができるように、異なる相でシグナルが印加される櫛状電極のアレイを越えて平らなセルを通して流動させる。流動流体が使用される。
【0006】
通常の(すなわち進行場または回転場よりむしろ定常場を用いる)DEPにおいて、図1中に示された型の城郭風の電極を用いることも知られ、ここでの各電極10は反対側に交互に配列された半円状突出部14を有する直線状バックボーン12を含む。あるいは、該突出部は本質的に四角形とすることができる。該電極アレイにおいて、電極に隣接した該突出部14は、図示したように並べまたはオフセットにできる。該電極は通常のDEP用に、すなわち非進行場用に使用される。
【0007】
本明細書を通して、用語「粒子」は、生物学的細胞、細菌、ウイルス、寄生性微生物、DNA、タンパク質、バイオポリマー、非−生物学的粒子、または液体中に懸濁させることができ、誘電泳動力が誘導され得る他の粒子を含むように用いられる。それは液体中に溶解したまたは懸濁した化合物または気体にも適用される。
【0008】
本発明によると、誘電泳動セルは、細長い電極のアレイと、該電極に少なくとも一つの電気的シグナルを印加するための手段とを含み、各電極はその長手方向に沿って概念的中心軸を有し、該電極は該概念的中心軸からの1つ以上の偏位を有し、かつ該アレイ中の該電極は、見当合わせされた状態にある。
【0009】
ショーターオックスフォード辞典において、「偏位(deflection)」は「1.曲がりの作用−曲がり状態;曲がりまたはカーブ.2.屈曲の作用、または直線または通常コースから屈曲されている状況」と定義される。
【0010】
一つの例において、該電極は、それらの曲率が見当合わせされた、蛇行形である。別な例において、該電極は、それらの点が見当合わせされた、ジグザグ形である。
【0011】
一つの例において、アレイ中の該電極は、全てが同一であり、互いに平行である。別な例において、該電極の形状は、該アレイに沿って漸次変化する。
【0012】
さらに本発明による誘電泳動方法は、電極のアレイの近傍において液体中に粒子の懸濁物を配置することを含み、粒子が最大の曲率に一致する該電極の領域に包含され、またはそこから排除されることによって該アレイは規定されかつ該アレイに少なくとも1つの電気的シグナルを印加する。あるいは、粒子は最小の電極曲率に一致する該電極の領域に含まれ、またはそこから排除され得る。
【0013】
米国特許第4534856号においてWeissとThibodeauxは、農産品副産物中の顆粒とダストのような分離成分用の電気力学的方法を記載する。この成分の分離は、電気進行波を生成する平行電極のセット上でそれらを電気的に荷電することにより達成される。この進行波は、60Hz、3相、高電圧発生器を用いておよび10,000ボルトまでのおよびそれ以上の電圧を印加される該電極にエネルギー付与することによって生成される。米国特許第4534856号において該成分粒子に作用する力は自然な静電気であり、本発明で記載した約1kHzから100MHz間での範囲の高周波シグナル、および1−20ボルトの範囲内の限られた電圧のみが利用される誘電泳動力と言うよりはむしろ、荷電した物体上の電場の作用に含まれる。
【0014】
WO97/34689A1は、誘電泳動を用いるチャネルに沿って粒子を操作するための装置を記載する。図3は、いわゆる組み合わせた、城郭型の電極配置を示す。これは、蛇行幾何学的配置ではない。該城郭は、正の誘電泳動力によって該電極城郭端で粒子を急速に捕捉できる高度に不均一な場パターンを作るように設計される。該城郭の効果は、本発明の装置および方法によって達成できる交通整理または粒子篩効果を得ることはできない。
【0015】
WO98/04355A1は、どのように粒子が正しい一つの試験を用い広範囲にわたり誘電泳動力に応答するかを特徴付けるための方法を記載する。該粒子は、WO98/04355A1の図3中に示したように、電極要素のアレイを含むチャンバー中に懸濁される。各電極は、広範囲の異なる誘電泳動力を生成するために、異なる電気的周波数でエネルギー付与される。この範囲にわたる誘電泳動応答は、それぞれの電極要素に向かって引き寄せられまたはそれから反発されるかのいずれかである。WO98/04355A1は、本発明の装置と方法を用いて達成される進行電場または交通整理効果を用いてはいない。
【0016】
米国特許第5795457Aは、定常誘電泳動力を用い粒子を操作するための方法を記載し−進行電場は利用していない。米国特許第5795457A中の中の図1B(1)(a)では、いわゆる組み合わせた、城郭形デザインと称される、使用できる電極配置の一つが示される。これはWO97/34689A1の図3に示されたのと同じ電極幾何図形的配置であり、前記した通り、これは蛇行形幾何図形的配置ではない。該城郭は、正の誘電泳動力によって電極城郭端で粒子を急速に捕捉できる高度に不均一な場パターンをもたらすように設計される。該城郭の効果は、本発明の方法および装置によって達成できる交通整理または粒子篩効果を生じることはできない。
【0017】
添付の図面を参照して本発明を説明する。
【0018】
図2において、ガラス基体20は、その上面上に、各々が多重コネクタ24によってシグナル発生器26に接続された蛇行電極のアレイ22を有する。該基体20は、保護カバー28(好適には第2のガラス基体)によって被覆でき、該基体は、図示していないが薄いセルを形成するようにスペーサにより分離されている。好適なスペーサはプラスチック細片である。変形例において(図示せず)、電極アレイ22は、保護カバー28上に形成し得る。
【0019】
該DEPセルは、光源30によって下方から照明され、ディスプレイスクリーン36に結合した光学顕微鏡/ビデオレコーダ32により上方から監視される。
【0020】
使用において、液体中の粒子の懸濁液は、基体20上に配置され、カバー28がその場所に置かれる。シグナル発生器26は、該アレイ22中の電極に異なる相のシグナルを印加するよう配置される。例えば、該シグナル発生器26は、相対相0°、90°、180°および270°のシグナルを連続的に電極に接続し、さらに全てのアレイ22と交わるように該サイクルを反復する4相正弦曲線シグナル発生器とし得る。周知の通り、そのようなアレイは進行波DEP状態をもたらす。あるいは、定常DEP力は相対立(0°、180°、0°、180°、など)において連続して正弦曲線シグナルを隣接電極に印加することにより粒子に影響を及ぼすことができる。
【0021】
該DEPセルは、光源30により照らされ、そしてスクリーン36に投影される。透過において、粒子は明瞭なエリアとして見られるであろうし、さらにその移動は該スクリーン上で明確に見ることができる。
【0022】
該セルを通しての液流は必要でないことが注目される。
【0023】
図3Aないし3Fは、6つの異なる蛇行電極アレイを示す。各々の図示において、矢印は進行波場の影響下で該粒子の進行の一般的な方向を示し、さらに該場の中の進行のエリアもまた示す。
【0024】
図3Aにおいて、各々の電極は正弦曲線形状である。該図中、3つの正弦曲線サイクルが示され、各々の正弦曲線の最大および最小は見当合わせされた状態にあり、すなわち一直線上にある。該矢印は、該粒子が進行する領域を示している、これらの周期的な最大および最小と一致する。3つの矢印は、これら3つの中間の、反対方向を向いている2つの矢印と共に一方向を指し:該矢印は進行のチャネルを示すと見なすことができ、さらに反対方向への同時進行が異なる粒子の型によりできることを示す。該配列は交通整理システムと見なすことができる−反対方向の粒子進行は衝突ではない。
【0025】
本質的に真っ直ぐな、平行電極を用いる周知の進行波DEP(TWD)配列において、全般的な進行波力は該電極に垂直に生じる時間平均並進進行力である。
【0026】
本発明による蛇行電極アレイにおいて、全般的な進行波力は矢印で示される;その力は、電極形状に基づいて該粒子を一定の領域内に「濃縮」し、かつ他の領域からそれらを消散する。別の手法では、該粒子は幾つかの領域に包含されかつ該進行場の他の領域から排除される。
【0027】
条件は、目的の粒子が一方向に進行し、かつ他の粒子が反対方向に進行するように選択できる。
【0028】
図3Bにおいて、各々の電極は一連の半正弦曲線を含む。図3B中の左から右までの粒子進行の全ては、該矢印の方向において分離したバンドで進行すると見なすことができる。
【0029】
図3Cにおいて、各々の電極は細長い「C」字形を含む。図3C中の左から右までの粒子進行の全ては、該進行場の外側領域から排除される。これは、該場の端で、物理的な壁がある時、それによって突出または該粒子に対する他のダメージを避け、かつ隣接した壁への粒子粘着のような該プロセスにおける損失を防ぐために有効となり得る。付加的な効果は、結果的に「目詰まり」が減じられること、すなわち壁表面で凝集と一緒に粘着する複数の粒子の傾向を最小化し得ることである。
【0030】
図3Dにおいて、各々の電極は直線側腕間が結合した片半正弦曲線の形状を有する。このアレイにおいて、粒子は曲がった部分(主として最大曲率で)と一致して進行する。右から左への粒子進行は、該アレイの中心の曲がった部分に相当するエリアから排除される。該配置は一方向チャネルまたはバルブと見なすことができる。
【0031】
図3Eは、各々の電極が、各々の電極の最大曲率の位置が平行な曲線に沿って配置されるようにその近くから僅かにずれたことを除いて図3Bと類似である。矢印で示された該4つのチャネルは、該配置が前もって可能であるよりも小さい半径の粒子周囲のコーナーをガイドするために使用できるよう曲げられる。
【0032】
図3Fは該電極が蛇行に代えてジグザグ形状であることを除いて、図3Aと類似である。
【0033】
図3Gにおいて、該電極はそれぞれ完全な正弦曲線が5つの直線で表されている、図3Aの正弦曲線に直線近似である;または該電極は、平坦化した点を持つ図3Fのジグザグと見なすことができる。該チャネル中の矢印は、該チャネルの中央で直線部分中の粒子が進行の方向に関係なく、その領域中に残留するであろうために、図3Aと3F中の矢印と対照的に、進行の可能性のある両方の方向を現に指している。電極の「並進」領域中の、すなわちチャネル間の粒子は、図3Aと3F中に示した通り移動するであろう。図3Aと3Fの配置はそれ故に好適である。
【0034】
図3Aないし3Fの精査は、該電極の全ての共通の特徴が、それらが2つ以上の異なる曲率、反対方向の曲がり、または曲がった部分および幾つかのケースにおける直線部分のいずれかを有することである。別の例において、電極アレイは一連のC−形状電極、すなわち単一湾曲を含むことができる。蛇行電極の他の形状もまた可能性がある。
【0035】
蛇行またはジグザグ電極アレイの適当な形状の選択によって、チャネル内に進行粒子をガイドすること、それらを帯状に形成すること、装置壁のような、液流を機械的に束縛するものから粒子が離れるようにガイドすること、およびより容易に丸いコーナーにそれらをガイドすることが、それ故に現に可能である。粒子は、DEP場の特有なエリア中に包含でき、またはそこから排除できる。これは、粒子を進行場中に正確に配置することを許容し、それの検出を容易にする。加えて、該技術は、例えば抗体−被覆した物体または表面に向けて粒子をガイドするために使用できる。
【0036】
図4は、図3Aの電極アレイと図2の全般的な配置を用いる粒子移動を示す。アレイ22中の64個の電源曲線電極をフォトリソグラフィーによりスライドガラス20上に形成し、さらに金の層で被覆したクロムの層を含む。各々の電極は、ほぼ10マイクロメートルの幅であり、電極間の間隔は中央チャネル領域で約30マイクロメートルである。水中に懸濁した生存酵母細胞の培養物を用い、該細胞濃度をミリリットル当たり一千二十万細胞とし、懸濁液の伝導性はメートル当たり10.5mSとしている。該実験の前に、該電極は、それらの清浄化の一助として一時間にわたり超純水中に浸漬した。該実験において、該粒子の空中浮揚にのみ150キロヘルツで定常DEPシグナルを印加することにより、負のDEP力の結果として、並進成分なしで生じることが見出された。
【0037】
該実験において、ピークからピークを3ボルトで150キロヘルツの周波数での定常DEPシグナルを、該アレイ22中の全ての電極に印加した。該酵母細胞懸濁液は、次いで該電極と頂上に配したカバー細片28にわたり供給した。その150キロヘルツシグナルは、電極上で空中浮揚すると共にに該酵母細胞の粘着を最小化する該粒子を生じた。数秒後、50キロヘルツ、3ボルトピーク間進行波DEP場を印加した;該酵母細胞は、該進行波に沿って移動を直ちに開始し、さらに図4Aから見ることができるようなバンドの形成を始めた。
【0038】
大きな矢印は、該細胞の移動の全般的な方向を示し、小さい矢印は、それらの細胞がバンドを形成するように、それらが一方のチャネルから排除されかつ他に包含されるような該細胞の局部的な移動を示す。該写真の左側で、5つのチャネルはチャネル番号を各々与えた。
【0039】
図4Bは、図4Aの約3秒後に撮った写真である;該細胞は、右に移動するのを見ることができ、チャネル2および4中により密集してバンドとなっており、かつチャネル1,3および5から大部分が排除されている。
【0040】
図4Cは進行波場方向が変わった後に撮られた。該細胞は、右から左に現に進行しており、該バンドはチャネル2と4の外に、かつチャネル3と5の中に移動しているのを見ることができる。図4Dは3または4秒後に撮られたもので、バンドへの移動がより一層顕著である。
【0041】
図4Eは、数秒後のバンドを示し、該細胞が左に移動されるように、該細胞移動がチャネル3と5中の明確なエリアを離れるように開始されていることを示す。
【0042】
図4Fは、左側のチャネルに沿ってさらに撮った写真であり、該バンドが該チャネルに沿って均一であることを示す。
【0043】
電極にわたって点在する少数の細胞は、ガラスに粘着されて移動しない。そのような高い細胞濃度で、該細胞の幾らかの粘着は普通に起こり;これはガラス上の特別なコーティングの使用によって、または界面活性剤またはタンパク質(例えばカゼイン、変性アルブミン)のような生化学的添加剤のような化学薬剤を用いること、および基体としてポリマー材料を用いること、またはガラス基体上にポリマー材料のフィルムを配置することによって減じることができる。
【0044】
図4中の実験結果は、粒子が進行場の方向に沿って、バンド状に形成できること、およびそれらのバンドで移動するであろうことを示す。高い粒子濃度で、バンドの進行は、特に有効であることが見出されている。蛇行電極幾何図形的配列の使用は、かくして誘電泳動技術を用いて以前に可能であったよりもより容易に、非常に高い粒子濃度の取扱いを許す。
【0045】
もし異なる特性の2つの粒子集団が存在するならば、条件は、それらが2つの粒子の型の分離を許容することを妨げない反対方向に進行させるように選択できる。該技術は低い粒子濃度で行われるが、しかし集合した粒子濃度が、立方センチメートル当たり百万または一千万粒子、またはより高いように非常に高い時、特に有効となることもまた見出されている。有用な潜在的な商業的適用は、唾液または便から細菌を取り出すこと;血液から幹細胞、胎児細胞またはガン細胞を取り出すこと;または脊髄液から髄膜炎ウイルスを取り出すこととし得る。これらケースの少なくとも幾つかにおいて、除去されるべき粒子の数は、おそらく存在粒子の数に比較して非常に少なく、高い粒子濃度で働くその能力は、実践的な時間スケールで有効となり得る分離を可能にする。
【0046】
実験は、図3Aと4中に示したそれらに類似した電極配列を用いてヒト血液細胞で達成されている。用いた電極は、中央チャネル領域で17μmの電極間隔を持った8μm幅のものであった。実験は、ミリリットル当たり約5x108細胞の濃度の(すなわち、立方センチメートル当たり5億個細胞)、全血の10倍の希釈による非常に高い細胞濃度で達成した。多相シグナルを該電極に接続し、該血液細胞をTWD力で移動させた。全血の20倍希釈液(すなわち、ミリリットル当たり約2.5x108細胞の濃度)が、粒子の正確な移動というよりはむしろ分離が望まれる場合、特に分離するべき細胞間に大きな濃度の相違がある場合に好適であることが見出されている。細胞濃度間の相違はかなりの、白血球細胞について約700の赤血球細胞となっていた。
【0047】
蛇行電極デザインの特に有用な適用は、英国特許出願9916848.6に開示されるシグナルスーパーポジションの技術およびそれに基づいた、およびこの出願と同時に提出した国際出願に含まれる。
【0048】
一つの実験において、ヒト全血の6ミリリットルサンプルをリチウムヘパリン管中に採取し、そして15mS/mの伝導率の最終懸濁液を与えるように、1時間以内にショ糖、ブドウ糖、ヘパリンおよび塩化カルシウムを含むリン酸緩衝化食塩水で40倍に希釈した。該蛇行電極は、それらが試験チャンバー中に導入される時、電極平面上に血液細胞が空中浮揚するように20kHz、0.6Vrms定常DEPシグナルでエネルギー付与した。このDEPシグナルは、次いで除去され、さらに2つのTWDシグナル、一方は50kHz、0.32Vrms前進進行波を、かつ他方は400kHz、0.64Vrms逆進進行波を含んでいる、を印加した。血液細胞の大部分は、主に50kHzシグナルの作用の下で、図4fで示したケースに類似してチャネル3と5に沿って急速に移動した。該血液細胞の、全数の5%以下のオーダーの少数は、電極上に捕捉されること、または図4a中に示したケースに類似してチャネル2と4に沿ってゆっくりと移動することが見出された。x40対物レンズを用いた顕微鏡精査は、白血球細胞につき約20−25赤血球細胞がチャネル2と4中の捕捉され、または移動していた。20kHz定常DEPシグナルの再印加において、捕捉された赤血球細胞はチャネル3と5内に導かれ、白血球細胞は放出されるとともにチャネル2と4に沿って移動した。これらの細胞は、主に好中球であると思われ、かつ毎秒15ミクロンオーダーの速度でチャネル2と4に沿って移動した。400kHzから150kHzまで低下させた逆進TWDシグナルの周波数の減少によって、より小さい白血球細胞が電極から放出され、チャネル2と4に沿って進行した。この希釈血液のための細胞分離システムは、異なるレベルの血液希釈と懸濁媒体組成で繰り返されており、それは、各々のケースにおいて重畳したDEPとTWDシグナル用の上記引用した特有の周波数と電圧値が前記した結果を達成するために適合されたことを予期できる。
【0049】
蛇行電極の別な価値のある特性は、それが細胞分離効率を増加する篩作用において使用できることである。これは、分離した副−集団(標的)細胞を採集後、主要TWDシグナルがチャネル3と5に沿って細胞の主な塊と一緒に押し流され得る何れかの標的細胞を篩い分けするために逆転される操作のサイクルを通して達成される。チャネル2と4に沿って逆進方向へのこれらの細胞塊の押出しによって、最初の分離プロセスで漏洩しているであろう標的細胞は、分離されかつチャネル3と5に沿って進行する機会を得る。このプロセスは、標的細胞回収のための望ましい効率および分離の純度を達成するために要求される回数繰り返すことができる。
【0050】
文献「進行電場を用いる細胞の電気的操作と分離」、J.Phys.D:Appln.Phys.29、2198−2203頁(1996)において、Talaryらは、TWD電極を用いて生育可能なおよび生育不可能な酵母細胞の分離を記載する。該酵母細胞は、血液細胞と同じオーダーのサイズであり、かつml当たり約1x104細胞の濃度が、幅10μmおよび10μmの電極間隔の通常の電極を用いるTWD力にかけられた。該公知文献中に含まれた図面から、ml当たり約1x104細胞オーダーの濃度が通常の電極配列を持つTWDを用いる細胞の有効な操作と分離のための上限に近いと見られることが理解できる。これは、ml当たり25,000倍以上の増加を表している、図3a中の配列の蛇行電極を用いてのml当たり2.5x108細胞の細胞濃度と比較できる。さらに、Talaryによる公知文献において、異なる細胞型の同様の比率(すなわち生育可能および生育不可能な酵母)が、白血球細胞に対する赤血球細胞の比率が700:1のオーダーであった(かなりより複雑な分離)、蛇行TWD電極を用いる全血細胞の操作におけると同じく操作された。このように本発明によって、かなり大きい粒子濃度およびより大きい粒子型相違が取扱いでき、かつ該粒子が分離できる。
【0051】
本発明の配列によって、低い濃度の粒子もまた、定常平行TWD電極の適用と比較してコントロールの増加したレベルをもって取扱い、および粒子の操作、特徴付けおよび分離し得る。本発明は、たとえ適用においてその有利性が高い濃度を取り扱う時に最も顕著となり得るとしても、効果について粒子濃度の全ての範囲に適用し得る。
【0052】
本発明の技術はまた、進行場に沿った粒子進行が漂流に役立ち得ることでDEPの以前の欠点を克服する−その「集中効果」は、そのような漂流を最小化する本発明により達成される。DEP場下の移動は、比較的十分な漂流を生じ得る、流体力学的な液流とは現に区別することができる。流体力学的な液流は、電気場によって生じた加熱効果により誘導できる。
【0053】
図5は、異なる特性と異なる濃度の粒子の異なる型の分離用の電極配列を示す。条件は、該粒子が反対方向の進行により同じ進行場に対応するように選択される;これは、例えば印加した電圧シグナルの特性、または懸濁液の誘電率または電気的誘電率の変更、または懸濁液の温度の変更または化合物の一様な添加により達成できる。
【0054】
図5から見られるであろうように、該図の上部で電極は、見当合わせされた状態の正弦曲線の2つのサイクルの形状であるが、しかし該図の下部で、該電極は大部分が直線によって分離された2つのサイクルの形状であり、該電極形状は一方から他方まで漸次変更されている。
【0055】
操作において、該サンプル懸濁液は、電極アレイの下部に対して導入され、または全体の電極アレイ上に直接配置できる。高い濃度の粒子は、中央チャネルにおいて該図の頂部に向かって移動するように配置され、一方低濃度の粒子は2つの外側チャネルに沿って下流に移動されると共にに、該アレイの中央エリアから離れて分岐される。
【0056】
実施において、高い濃度の粒子は、低い濃度の粒子の幾つかを捕捉でき、かつそれらを上方に搬送する。これは、低い濃度の粒子について進行波DEPの効果と反対であり、さらに結果的にそれらはそれ自身フリーとなり要求の通り2つの外側チャネル内に移動する−該中央チャネルの基本的な長さ、例えば0.5ないし5cmは、この可能性を最大にする。捕捉からのこの離脱をさらに促進するため、該進行波場は、一時的に停止してよく、該粒子がそれらバンドに分散するのが少なくなり、従って低い濃度の粒子の離脱が促進される。同じく「転移」効果は、場の方向を一時的に逆転することにより達成できる。この「転移」効果は、血液細胞のように、一緒に凝固する傾向にある粒子で実行する時にことに有効である。
【0057】
図5の配列は、例えば天然大腸菌からのサルモネラ菌のような生物および便のサンプル中の細菌を分離すること、または血液からガン細胞を分離することにおいて適用し得る。この転移効果を用いる細胞分離は、図3Aまたは3Bのそれのような他の蛇行電極幾何図形的配列を用いてもまた達成できる。
【0058】
一定容量の液体中1つ以上の型の粒子を分離する、または濃縮する、または希釈すること、および第2の型の粒子を捨てることの要求がある時、図6の配列が使用できる。該電極は、太線、真っ直ぐまたは曲がった、として示されるが、各々の電極は実際には図3A中に示したそれのように蛇行電極である。
【0059】
蛇行電極は、2つのエリアに配置される;各々の蛇行電極が真っ直ぐな軸を有し、さらに該軸が平行かつ該図を交差している、中央エリアA−拡大視で示したように−および蛇行電極の軸が「U」字形である外側エリアB。外側エリアBは、従って電極軸が真っ直ぐである2つの側腕B1,B2と、電極軸が曲がった中央接続部分B3を有する。
【0060】
粒子の混合物の懸濁液は、エリアAとBの両方で電極と接して配置され、かつその分離は3つの工程で行われる:
【0061】
1.第1希望型の粒子が図中下方に進行して中央電極エリアの下端に集められ、かつ第2希望型の粒子が上方に進行して外側電極エリアBを越えて移動するようにシグナルが中央エリアA中の電極に印加される。適当な電極形状の選択によって、該粒子は異なるチャネルに沿って反対方向に進行する。
【0062】
2.シグナルが中央エリアA中の電極から停止され、希望型の粒子が内側エリアAに向けて進行し、他の型の粒子が他方に進行しエリアBの端から離れるように外側エリアBに印加され、そして停止される。
【0063】
3.希望粒子型が下方に移動し中央エリアの底部に集められるようにエリアBに対するシグナルが停止され、エリアAに再接続される。
【0064】
変形例において、多層形成技術が使用され、内側および外側エリアAとBは薄い絶縁層により分離された、それらの端で積層される;粒子が捕捉物となり得るエリアはなくなる。粒子操作の多用途性を増加するために、電極エリアAとBの異なるエリアが別個に制御され得る。
【0065】
一度本発明の技術が適用されているならば、分離されまたは濃縮された粒子型の選択は、それらが更なるDEP解析によって、または光学、超音波、電気的、磁気的、PLR、FISH等のようないずれかの他の技術によって解析または特徴付けできる位置に導くことができる。
【0066】
全ての望ましい配置において、関連が該DEP電極アレイ上に液体/粒子懸濁物を配置することで行われている。第1の代替例において、該懸濁物は、その反対面上に電極アレイを持った基体上に配置し得る。第2の代替例において、該懸濁液は該電極アレイ上にまたは近接して最初に配置され、そして該粒子は後方に導入し得る;例えば、図5のアレイにおいて、該粒子は該図の底で中央エリアに導入できる。第3の代替例において、該懸濁物は分離平面基体上または環状基体上に形成した2つ以上の対向電極アレイの間に配置し得る。しかしながら、通常のDEPで用いられるそれのような液流の配置に基づく配置ではない。液流は使用し得るが、しかしそれは必須ではない。
【0067】
更なる変形例が図7中に示される。先の全ての実施例において、図7上のsで示された電極間隔は一定であったが、しかし該変形例において、該マーク/間隔比w/s(式中wは電極の幅である)は図示の通り電極アレイに沿って増加する。
【0068】
図7Bは、蛇行電極42の側面図を与え、かつ粒子pにおける力を示す。変化したマーク/間隔比の結果は、ラインLで示した、該電極アレイ上の粒子の空中浮揚高さが増加することである。粒子pにかかる力、すなわち上方への空中浮揚力l(進行波DEP力の実数部分)、並進力tw(進行波DEP力の虚数部分)、および重力gが示される。該粒子が右に移動するにつれ、該並進力はマーク/間隔比の増加の結果として減少する;粒子の空中浮揚高さが増加すると同時に、該粒子が該電極42からさらになされるように並進力の更なる減少が起こる。ラインLに沿う幾つかのポイントで、粒子サイズ、誘電泳動力の相対成分、電気場強度、および電極幾何図形的配列に基づいて、該進行力は、更なる進行が起こらないように、ゼロとなるであろう。異なる特性の粒子は、従って異なる間隔に進行し、そして異なる位置に存在する。粒子分離は、従って可能である。
【0069】
変形例において、最初の空中浮揚は、定常DEP場に印加されることによって、または該粒子が並進力を受けていない周波数でTWD場に印加されることによってのいずれかでもたらされる。
【0070】
更なる変形例において、変更したマーク/間隔比電極を利用した結果として、一度粒子が分離されると、それの選択性を除去できることが望ましい。図8は、変化したマーク/間隔比電極44のアレイ、このケースにおいて通常の線状電極、粒子の選択的な除去のため図3B中に示した(すなわち、一定のマーク/間隔比の)型の蛇行電極46のアレイに近接した、を示す。該電極のアレイは、多層技術を用い形成され、または対向基体面状に形成されるいずれかとしてよい。異なる幾何図形的配列を組み合わせたこれら2つの電極アレイの利用は、異なる特性の結果として粒子分離、そして分離した粒子の選択的除去を与える。
【0071】
例えば、粒子は矢印Iにより示されたように導入され得る。異なる特性の粒子は、電極44のアレイに沿って異なる間隔を進行し、異なる位置に存在するであろう。これらの粒子は、電極46によりチャネル「a」ないし「h」に沿って除去され得る。
【0072】
蛇行、および蛇行と非−蛇行電極の組合せの変形例を用い、多くの変形例が存在する。図3と5のいずれかの電極デザイン、またはそれの変形が使用し得る。電極幾何図形的配列の選択は、適用の選択に依存されるだろう。該電極のマーク/間隔比の変化の割合の変更は、分離されるべき粒子に効果的に依存させることができる。例えば、マーク/間隔比の線形または非−線形増加が使用できる。これら変形例の使用によって、非常に希薄な相違を持った粒子が分離および選択的に除去できる。
【0073】
たとえ電極アレイが定常DEP場を印加するのにも使用できるとしても、図2ないし8に関して前記した全ての例は、進行波誘電泳動に関係する。図9に現に言及している、定常誘電泳動用に好適な一連の蛇行電極が示される。該電極48は、「V」字形であり、対間ギャップPより実質的により大きくされている電極間ギャップEを持った平行な対の中に配置される。対における各々の電極は、電気的コネクタ50,52に接続を形成する対がシグナル源54の反対側に結合した他の電極を越えて一方の側状に突出する。
【0074】
典型的には、電極48とコネクタ50,52は電極48がまた名目上は40ミクロンの電極間ギャップEを持った名目上40ミクロン厚の金電極とし得るならば、フォトリソグラフィーによってガラス側上に形成されるだろう。対間ギャップPは名目上200−1000μmである。電極を持つスライドは、典型的には図にに示すようにスペーサとカバーとともにセル内に形成されるであろうし、該チャンバー高さは50から300ミクロンの間となっているだろう。しかしながら、定常誘電泳動用に、周知であるように、図9A中に矢印により示したように移動を生じさせるようフロー系が粒子懸濁液により提供される必要がある。そのようなフロー系は、機械的なシステムとしてよく、また流れは該電極アレイに適当な電気的信号を印加する周知の電気流体力学効果によりもたらし得る。
【0075】
もし懸濁液中の粒子の一つの型が周知のDEP原理に従って、強い負のDEP力が存在するセルを通って流れるそのような周波数で該電極にシグナルが印加されたなら、そのような粒子は電極48の最大曲率の領域に向かって濃縮されるであろうし、一方電極を越えて流れる他の粒子およびより弱い力を受けている粒子は相対的に影響を受けないであろう。粒子富化はそれ故に達成される。
【0076】
反対方向の粒子進行が衝突無しに矢印で示されたチャネル領域中に進行する場合、図3Aの配置は交通整理システムをさす。図4Aないし4Fは、図3Aの配置の電極を示す。これらの電極は非常に浅いまたは平坦な正弦曲線の形状である。あるいは、より明白かつ急激な正弦極性は、図10中に示されるように使用し得る。図10から、より急激な正弦曲線電極の結果がより明確な転移領域、すなわち該チャネル間の領域であることが明白に見られる。電極間ギャップが、それらが転移領域中にあるよりも該チャネルの中央において顕著により大きいこともまた明白に見られる。
【0077】
電極アレイを交差する電極間ギャップにおける変形の結果は限局の空中浮揚勾配である。チャネル領域において、粒子はより高く空中浮揚するであろう一方、転移領域において、それらはより低い高さに空中浮揚するであろう。チャネル中央において、該粒子は最も高く空中浮揚するであろう一方、転移領域の中央において、それらは最も低く空中浮揚するであろう。この効果は分離のために非常に有効性を高め得る。
【0078】
もし定常DEP空中浮揚場が、または該粒子のために並進TWD力が最小化される場合に進行DEP場が適用されるなら、該粒子は電極および基体の上に空中浮揚するであろう。これは、基体から離れた粒子を維持するため、および粒子粘着および凝固を最小化するために有効である。実際に、該粒子の適用の前にそのような場を適用することが好ましい。図10の電極へのそのような場の印加および、数秒後にそれらにわたって粒子の配置は、該粒子が限局空中浮揚勾配のためチャネル領域の外に移動するならば、粒子は該チャネル間の転写領域に濃縮されると見ることができる。より強い空中浮揚力を受けている粒子はより迅速に移動するであろう。該粒子が転移領域中に濃縮されている後、印加されているTWD場は、それらのそれぞれのチャネルの中に、および沿って移動している強いTWD並進力を受ける粒子をもたらすであろう。限局空中浮揚勾配の結果として、該チャネルは優先的に粒子フリーとなり、滞っていないそれに沿って自由に進行することを、強い並進TWD力下の粒子に許し、分離効率を改善するであろう。
【0079】
該限局空中浮揚勾配は更なる適用を有する。弱い並進TWD力さらに強い空中浮揚力を受ける粒子は、誘電泳動セルに沿って依然として移動するであろうが、しかし並進TWD力は該空中浮揚勾配に打ち勝つために不十分であろう。該粒子は、こうして転移領域内に移動するのを制限されるだろう。これは、該チャネル中で強い並進TWD力を受けている粒子の迅速な移動からこれら粒子を維持することに使用できる。これは、衝突するのを避ける反対方向へ進行している粒子であるばかりでなく、速くおよび遅く移動している粒子も互いに分離される二次交通整理システムとして見なすことができる。異なる電極幾何図形的配列は、これを増強するか、または最小化するために選択できる。更なる変形例として、この限局空中浮揚勾配は、液流との結合に使用できる。少量の液流は、非常に弱く並進力TWD力を受けるか、または受けていない粒子を移動するためチャネル中に適用し得る。該液流は、誘電泳動セル外部のソースから印加でき、またはより好ましくは、シグナルは、周知であるように、液流を誘導するTWD電極に印加し得る。その結果は、弱い液流は強いTWD並進力を受ける粒子への作用を最小限にするであろうし、一方非常に弱いか、または並進TWD力を受けていない粒子は転移領域内に誘電泳動セルに沿って移動し、かくして該チャネル中に移動する粒子は混乱しないであろう。流体力学的液流を伴うそのような手法における粒子の移動は、いずれかの電極配置で、およびTWD力でまたはそれ無しで保証され得る。
【0080】
分離が広く異なる濃度を持つ粒子の懸濁液において保証される時、もし条件が、TWD場において反対方向に該粒子が進行されるように選択できるならば、それは目的の分離において有効となる。このケースにおいて、図3A,3F,4および10の電極を修飾することが有効となり得る。示した図において、反対方向に進行する粒子のためのチャネルは同じ幅である。該チャネルの幅は、それらに進行する粒子の濃度において分離により密接に反映するように変更し得る。これは、粒子移動および分離のために電極アレイの使用をより有効とするであろうし、取り扱うより高い濃度の許容を促進し得る。
【0081】
実施例は、本発明による蛇行またはジグザグ電極が電極アレイのエリアおよびチャンバーのエリアまたは領域から粒子を富化するおよび/または排除するおよび/または包含する両方のために定常および進行電場の両方を使用できることが示されている。これは、粒子の群または個別の粒子を特徴付ける、分離する、および/または同定するための多くの適用を有している。定常流体または液流の両方が、使用される外部力として、電極アレイと結合において使用できる。正のおよび負の誘電泳動力の両方が、電極に利用し得る。非常に高濃度の粒子の継続分離は可能である。これら電極アレイと優先的な負のDEP力の利用によって、細胞捕捉無しに用いられ、且つそのように相対的に少ない電極アレイは、結果として得られるサンプルの富化に関して、非常に大きい粒子濃度と非常に大きい容積を取扱うために使用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は従来のDEPで用いられる城郭形電極を示す。
【図2】 図2は進行波誘電泳動(TWD)システムの概要を示す。
【図3】 図3A,B,C,D,E,FおよびGはTWD電極の各種の配列を示す。
【図4】 図4A,B,C,D,EおよびFはTWDによる粒子の実験的分離の連続写真である。
【図5】 図5は2つ以上の異なる型の2つの粒子を分離するために特に好ましいTWD電極のアレイを示す。
【図6】 図6はTWD電極の代替のアレイを概略的に示す。
【図7】 図7は蛇行TWD電極の代替の配列を示す。
【図8】 図8は通常および蛇行TWD電極アレイの組合せを示す。
【図9】 図9Aと9Bは定常誘電泳動用の電極のアレイおよび該アレイ用に適当な電気的接続をそれぞれ示す。
【図10】 図10は図3Aの変形例を示す。
Claims (29)
- 細長い電極のアレイ(22)と、該電極に少なくとも1つの電気的シグナルを印加するための手段(26)とを含み、粒子を特徴付け、操作および分離できる誘電泳動セルであり;ここに
各電極はその長手方向に沿って概念的中心軸を有し、各電極は該概念的中心軸からの1つ以上の偏位を有し、および該アレイ中の該電極は見当合わせされた状態にあり、電極間間隔の変動は、少なくとも1つの粒子チャネルを生起させる誘電泳動(DEP)セル(20)。 - 該電極が蛇行形状である請求項1に記載のDEPセル。
- 該蛇行電極が正弦曲線形状である請求項2に記載のDEPセル。
- 該蛇行電極が半正弦曲線形状である請求項2に記載のDEPセル。
- 該蛇行電極が細長い「C」形状である請求項2に記載のDEPセル。
- 該蛇行電極が直線側腕間が結合した片半正弦曲線形状である請求項2に記載のDEPセル。
- 該電極がジグザグ形状である請求項1に記載のDEPセル。
- 該電極が正弦曲線の直線近似である請求項1に記載のDEPセル。
- 一方の側の概念的中心軸からの偏位の曲率が他方の側の偏位の曲率と異なり、それによって異なる幅の粒子輸送チャネルが提供される請求項2,3,7または8のいずれか1に記載のDEPセル。
- 各電極の最大曲率の位置が直線配列中に配置される請求項1〜9のいずれか1に記載のDEPセル。
- 各電極の最大曲率の位置が非−直線配列中に配置される請求項1〜8のいずれか1項に記載のDEPセル。
- 各電極の最大曲率の位置が曲線に沿って配置される請求項11に記載のDEPセル。
- 該電極が蛇行形であると共に各々が2つの正弦曲線を含み、かつ該正弦曲線の最大曲率の位置が発散曲線に沿って配置される請求項12に記載のDEPセル。
- 正弦曲線または半正弦曲線電極の第1の中心アレイ、(A)該電極の該軸は真っ直ぐかつ平行になっており、および正弦曲線または半正弦曲線電極の第2の外側アレイ、(B)該電極の該軸は嵌め合わされた「U」字形になっており、を含み、該第1および第2のアレイとは独立して異なる相の電気的シグナルを印加する手段(26)が設けられている請求項1〜4のいずれか1記載のDEPセル。
- 該電極が対(48)で並べられ、該電極間間隔は、対間間隔より実質的に大きい請求項1〜12のいずれか1記載のDEPセル。
- 請求項1〜15のいずれか1記載のDEPセル(20)、透明の物質で形成された該セルの少なくとも1部分;該セルを照射するための手段;および該セルを介して伝達されるまたはそれから反射される照明を受領するための手段を含む誘電泳動システム。
- 該少なくとも1つのチャネルが、少なくとも2つの整列されたチャネルを含む請求項1に記載のDEPセル。
- 該少なくとも2つの整列されたチャネルの隣接するチャネルが、反対方向での粒子輸送のためである請求項17に記載のDEPセル。
- 延長した電極(22)のアレイの近傍に液体中粒子の懸濁液を配置させ、ここで各電極はその長手方向に沿って概念的中心軸を有し、該電極は該概念的中心軸からの1つ以上の偏位を有しており、次いで該アレイに少なくとも1つの電気的シグナルを印加し、ここに、電極間間隔の変動が、少なくとも1つの粒子チャネルを生起させることを特徴とする誘電泳動方法。
- 該電気的シグナルの周波数が該懸濁液中の選択された粒子型において負の誘電泳動応答を生じるように選択されると共に該電極アレイ(22)を交差した懸濁液の流れをもたらすための手段がさらに設けられている請求項19に記載の方法。
- 該懸濁液の流れをもたらす手段が電極アレイに印加した電極シグナルである請求項20に記載の方法。
- 異なる相の電気的シグナルが該電極に印加され、それにより、進行波電場が該粒子に進行波DEP力を誘導し、該力の実数部分が該粒子を空中浮揚させ、さらにそれの虚数部分が該進行場の中心領域に該粒子を移動させる請求項19に記載の方法。
- 該電極アレイに電気的シグナルを印加し、それにより、静的なDEP場を該粒子の最初の空中浮揚をもたらすように発生させる最初の工程をさらに含む請求項22に記載の方法。
- 該電極アレイに電気的シグナルを印加し、それにより、該粒子が最初に空中浮揚するが並進力を受けないような周波数で進行波電場が発生する最初の工程をさらに含む請求項22に記載の方法。
- 該懸濁液が粒子の第1および第2の型の懸濁液を含み、粒子の型の濃度が少なくとも1000のファクターで相違しており、および電極(22)のアレイの形状が該粒子の型が分離されるように選択される請求項19に記載の方法。
- 電極(22)のアレイの形状が、液流を機械的に束縛するものと粒子との接触を防ぐように選択される請求項25に記載の方法。
- 粒子の懸濁液の濃度がミリリットル当たり百万セルよりも大きい請求項19に記載の方法。
- 該少なくとも1つのチャネルが、少なくとも2つの整列されたチャネルを含む請求項19に記載のDEP方法。
- 該少なくとも2つの整列されたチャネルの隣接するチャネルが、反対方向での粒子輸送のためである請求項28に記載のDEP方法。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GBGB9916850.2A GB9916850D0 (en) | 1999-07-20 | 1999-07-20 | Dielectrophoretic apparatus & method |
GB9916850.2 | 1999-07-20 | ||
PCT/GB2000/002802 WO2001005512A1 (en) | 1999-07-20 | 2000-07-20 | Dielectrophoretic apparatus & method |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003504629A JP2003504629A (ja) | 2003-02-04 |
JP2003504629A5 JP2003504629A5 (ja) | 2010-10-28 |
JP4627946B2 true JP4627946B2 (ja) | 2011-02-09 |
Family
ID=10857470
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001510588A Expired - Fee Related JP4627946B2 (ja) | 1999-07-20 | 2000-07-20 | 誘電泳動装置および方法 |
Country Status (9)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US7029564B1 (ja) |
EP (1) | EP1202810B1 (ja) |
JP (1) | JP4627946B2 (ja) |
AT (1) | ATE294021T1 (ja) |
AU (1) | AU6004600A (ja) |
CA (1) | CA2379780C (ja) |
DE (1) | DE60019761T2 (ja) |
GB (1) | GB9916850D0 (ja) |
WO (1) | WO2001005512A1 (ja) |
Families Citing this family (31)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6294063B1 (en) | 1999-02-12 | 2001-09-25 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Method and apparatus for programmable fluidic processing |
CN1181337C (zh) | 2000-08-08 | 2004-12-22 | 清华大学 | 微流体系统中实体分子的操纵方法及相关试剂盒 |
GB2361479A (en) * | 2000-04-11 | 2001-10-24 | Secr Defence | Electric-field structuring of composite materials |
JP4587112B2 (ja) * | 2000-04-13 | 2010-11-24 | 和光純薬工業株式会社 | 誘電泳動装置及び物質の分離方法 |
CN100495030C (zh) | 2000-09-30 | 2009-06-03 | 清华大学 | 多力操纵装置及其应用 |
EP1335198B1 (de) * | 2002-02-01 | 2004-03-03 | Leister Process Technologies | Mikrofluidisches Bauelement und Verfahren für die Sortierung von Partikeln in einem Fluid |
JP2004184138A (ja) * | 2002-11-29 | 2004-07-02 | Nec Corp | 分離装置、分離方法、および質量分析システム |
US7063777B2 (en) | 2002-12-12 | 2006-06-20 | Aura Biosystems Inc. | Dielectrophoretic particle profiling system and method |
US7150813B2 (en) * | 2003-06-12 | 2006-12-19 | Palo Alto Research Center Incorporated | Isoelectric focusing (IEF) of proteins with sequential and oppositely directed traveling waves in gel electrophoresis |
US8974652B2 (en) | 2004-05-28 | 2015-03-10 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Programmable fluidic processors |
US7267752B2 (en) * | 2004-07-28 | 2007-09-11 | University Of Rochester | Rapid flow fractionation of particles combining liquid and particulate dielectrophoresis |
US7998328B2 (en) * | 2005-06-27 | 2011-08-16 | Cfd Research Corporation | Method and apparatus for separating particles by dielectrophoresis |
US8657120B2 (en) * | 2006-11-30 | 2014-02-25 | Palo Alto Research Center Incorporated | Trapping structures for a particle separation cell |
US7681738B2 (en) * | 2005-09-12 | 2010-03-23 | Palo Alto Research Center Incorporated | Traveling wave arrays, separation methods, and purification cells |
KR20080066123A (ko) * | 2007-01-11 | 2008-07-16 | 한국과학기술원 | 교류 전기영동 기반 미세유체 혼합 이송 장치 및미세유체의 혼합 이송 방법 |
KR100872497B1 (ko) | 2007-03-27 | 2008-12-05 | 한국과학기술원 | 연속적 입자 분류기 |
US8361296B2 (en) * | 2007-05-18 | 2013-01-29 | University Of Washington | Shaped electrodes for microfluidic dielectrophoretic particle manipulation |
US20090050482A1 (en) | 2007-08-20 | 2009-02-26 | Olympus Corporation | Cell separation device and cell separation method |
EP2052783A1 (en) * | 2007-10-22 | 2009-04-29 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Manipulation of particles by dielectrophoresis |
CN101231257B (zh) * | 2008-02-19 | 2010-08-18 | 东南大学 | 一种生物微粒介电特性测试芯片及测试方法 |
GB0812996D0 (en) * | 2008-07-16 | 2008-08-20 | Blood Analysis Ltd | Electrode arrangement for analysing concentrations of particles |
US8411435B2 (en) * | 2008-11-10 | 2013-04-02 | Tessera, Inc. | Electrohydrodynamic fluid accelerator with heat transfer surfaces operable as collector electrode |
TWI419738B (zh) * | 2011-03-18 | 2013-12-21 | Ind Tech Res Inst | 微粒子輸送器 |
JP2014531199A (ja) * | 2011-08-19 | 2014-11-27 | ウー アラン ヤンWU, Allan, Yang | 並行光線療法を伴う傾斜アレイ誘電泳動分離(GrADS) |
US20160209299A1 (en) * | 2013-08-29 | 2016-07-21 | Apocell, Inc. | Method and apparatus for isolation, capture and molecular analysis of target particles |
CN106310944B (zh) * | 2015-07-01 | 2022-10-11 | 王冰 | 用于分离介质内颗粒和小液滴的介电电泳电极及电极阵列 |
JP6796932B2 (ja) * | 2016-02-16 | 2020-12-09 | 株式会社Afiテクノロジー | 分離装置 |
CN105728192A (zh) * | 2016-03-23 | 2016-07-06 | 北京上派环境科技有限公司 | 一种使用柱状介电电泳电极的道路烟尘净化器 |
CN105665136A (zh) * | 2016-03-23 | 2016-06-15 | 北京上派环境科技有限公司 | 一种使用柱状介电电泳电极的家用空气净化器 |
CN107974400A (zh) * | 2017-11-21 | 2018-05-01 | 华南理工大学 | 一种耦合介电泳和空间分离的微流控细胞分选芯片及方法 |
CN110628568B (zh) * | 2019-09-30 | 2021-10-01 | 北京化工大学 | 用于高通量连续流细胞分离的滑轨式介电泳电极结构 |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2756677B2 (ja) * | 1988-05-10 | 1998-05-25 | 株式会社アドバンス | 微粒子取扱い装置 |
US5795457A (en) * | 1990-01-30 | 1998-08-18 | British Technology Group Ltd. | Manipulation of solid, semi-solid or liquid materials |
DE4034697A1 (de) * | 1990-10-31 | 1992-05-14 | Fraunhofer Ges Forschung | Verfahren zur handhabung mikroskopisch kleiner, dielektrischer teilchen und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens |
JP3277182B2 (ja) * | 1991-10-04 | 2002-04-22 | 株式会社アドバンス | 分子パターニング方法 |
GB9605628D0 (en) * | 1996-03-18 | 1996-05-22 | Univ North Wales | Apparatus for carrying out reactions |
GB9615775D0 (en) * | 1996-07-26 | 1996-09-04 | British Tech Group | Apparatus and method for characterising particles using dielectrophoresis |
US5858192A (en) * | 1996-10-18 | 1999-01-12 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Method and apparatus for manipulation using spiral electrodes |
AU9792098A (en) * | 1997-10-06 | 1999-04-27 | California Institute Of Technology | Electrostatic particle transportation |
US6296752B1 (en) * | 1998-06-05 | 2001-10-02 | Sarnoff Corporation | Apparatus for separating molecules |
GB9916851D0 (en) * | 1999-07-20 | 1999-09-22 | Univ Wales Bangor | Manipulation of particles in liquid media |
DE60130052T2 (de) * | 2000-04-13 | 2008-05-15 | Wako Pure Chemical Industries, Ltd. | Elektroden-Bau für dielektrophoretische Anordnung und dielektrophoretische Trennung |
US7033473B2 (en) * | 2000-06-14 | 2006-04-25 | Board Of Regents, University Of Texas | Method and apparatus for combined magnetophoretic and dielectrophoretic manipulation of analyte mixtures |
-
1999
- 1999-07-20 GB GBGB9916850.2A patent/GB9916850D0/en not_active Ceased
-
2000
- 2000-07-20 DE DE60019761T patent/DE60019761T2/de not_active Expired - Lifetime
- 2000-07-20 AT AT00946173T patent/ATE294021T1/de not_active IP Right Cessation
- 2000-07-20 EP EP00946173A patent/EP1202810B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2000-07-20 AU AU60046/00A patent/AU6004600A/en not_active Abandoned
- 2000-07-20 US US10/031,366 patent/US7029564B1/en not_active Expired - Fee Related
- 2000-07-20 WO PCT/GB2000/002802 patent/WO2001005512A1/en active IP Right Grant
- 2000-07-20 CA CA002379780A patent/CA2379780C/en not_active Expired - Fee Related
- 2000-07-20 JP JP2001510588A patent/JP4627946B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2003504629A (ja) | 2003-02-04 |
EP1202810A1 (en) | 2002-05-08 |
GB9916850D0 (en) | 1999-09-22 |
EP1202810B1 (en) | 2005-04-27 |
AU6004600A (en) | 2001-02-05 |
DE60019761T2 (de) | 2006-01-19 |
ATE294021T1 (de) | 2005-05-15 |
CA2379780A1 (en) | 2001-01-25 |
CA2379780C (en) | 2008-10-14 |
WO2001005512A1 (en) | 2001-01-25 |
US7029564B1 (en) | 2006-04-18 |
DE60019761D1 (de) | 2005-06-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4627946B2 (ja) | 誘電泳動装置および方法 | |
Lapizco‐Encinas et al. | Dielectrophoresis for the manipulation of nanobioparticles | |
Pethig | Dielectrophoresis: using inhomogeneous AC electrical fields to separate and manipulate cells | |
US6673225B1 (en) | Method and apparatus for concentrating and/or positioning particles or cells | |
AU729224B2 (en) | Fractionation using dielectrophoresis and field flow fractionation | |
EP2010323B1 (en) | Method and device for electrokinetic manipulation | |
US9534304B2 (en) | Scodaphoresis and methods and apparatus for moving and concentrating particles | |
US8702945B2 (en) | Time-varying flows for microfluidic particle separation | |
US7998328B2 (en) | Method and apparatus for separating particles by dielectrophoresis | |
US20060177815A1 (en) | Dielectrophoretic particle sorter | |
US6730204B2 (en) | Three dimensional separation trap based on dielectrophoresis and use thereof | |
Kadaksham et al. | Dielectrophoresis induced clustering regimes of viable yeast cells | |
CN1346053A (zh) | 用于微粒操纵与微粒导向的装置及其使用方法 | |
JPH05506605A (ja) | 固体、半固体または液体物質の操作 | |
Lewpiriyawong et al. | Dielectrophoresis field-flow fractionation for continuous-flow separation of particles and cells in microfluidic devices | |
JP2009214044A (ja) | 懸濁液中の粒子の分離方法及び装置 | |
Yantzi et al. | Multiphase electrodes for microbead control applications: Integration of DEP and electrokinetics for bio-particle positioning | |
JP5047034B2 (ja) | 粒子の分離方法及び分離装置 | |
Tay et al. | Particle manipulation by miniaturised dielectrophoretic devices | |
Tada et al. | Enhancement of continuous-flow separation of viable/nonviable yeast cells using a nonuniform alternating current electric field with complex spatial distribution | |
Shen et al. | Flow-field-assisted dielectrophoretic microchips for high-efficiency sheathless particle/cell separation with dual mode | |
US11052407B1 (en) | Dielectrophoretic in-droplet material concentrator | |
Wu et al. | Cell trapping and detection by dielectrophoresis with SU-8 grooves | |
Malyan et al. | Dielectrophoretic dual-frequency electrode array for the manipulation of sub-micron sized particles | |
Bhatt | On-chip manipulation and controlled assembly of colloidal particles using alternating electric fields |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070522 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070522 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20100311 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100316 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20100616 |
|
A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20100623 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20100716 |
|
A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20100726 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20100816 |
|
A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20100823 |
|
A524 | Written submission of copy of amendment under article 19 pct |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A524 Effective date: 20100910 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20101012 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20101109 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131119 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |